一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法，屬于土壤改良劑領域。本發(fā)明利用活化有機蒙脫石粉末和活化風化煤粉末混合得混合粉末，并加入玉米秸稈粉末和聚丙烯酸進行反應得反應物，最后將牛糞、雞糞等生活廢棄物堆肥發(fā)酵，將發(fā)酵物和反應物混合得土壤改良劑，本發(fā)明利用秸稈中纖維與聚丙烯酸交聯(lián)反應得高吸水性樹脂，并固定在活化有機蒙脫石和活化風化煤的混合粉末中，提高土壤的保水性，再利用混合粉末的內部結構，表面積大，具有強烈的靜電引力，對鉻、鋅、鎳、汞等重金屬具有強吸附作用，降低土壤有毒金屬含量，本發(fā)明制得的土壤改良劑對土壤中的重金屬控制效果顯著，并保水保肥，可以提供植物營養(yǎng)元素，對環(huán)境無污染。
【專利說明】
一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明公開了一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法，屬于土壤改良劑領域?！颈尘凹夹g】
[0002]土壤是農作物賴以生長的物質基礎，土壤有機質的多少、土壤保肥能力的強弱、土壤通氣能力的好壞以及土壤溶液的平衡等對植物的生長具有決定性的作用。在長期的農業(yè)生產(chǎn)中，為滿足人口增加對糧食生產(chǎn)的需求，人們大量不合理地利用耕地并無節(jié)制地使用化肥和農藥，這些最終導致土壤理化性質惡化、有機質減少、土壤保肥能力減弱、土壤通氣能力差以及土壤板結等后果，嚴重影響農作物正常生長及產(chǎn)量提高；同時在農業(yè)生產(chǎn)中還存在著肥料利用率低下的嚴重問題，土壤理化性質惡化帶來土壤中肥料養(yǎng)分淋溶損失等問題，肥料養(yǎng)分的流失不僅使農業(yè)投入的成本增加，而且還對環(huán)境特別是本已短缺的水資源造成嚴重污染。
[0003]重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬超標制品等人為因素所致。目前，土壤重金屬污染已成為世界性的重大環(huán)境問題，而我國的土壤重金屬污染也日趨嚴重。由于人類食用的絕大多數(shù)植物和動物產(chǎn)品都是“土壤-植物”系統(tǒng)的初級或次級產(chǎn)品，農產(chǎn)品污染導致重金屬通過食物鏈進入人體，因此，對于受重金屬污染的土壤，需要采取緊急的措施來降低土壤中可被植物吸收的重金屬的含量。土壤的酸化會增強重金屬的迀移性，增大重金屬向植物中富集的風險。目前治理土壤重金屬污染的策略有兩種:一是通過吸附、離子交換等去除重金屬;二是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其鈍化，以降低其在環(huán)境中的迀移和生物有效性。
【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術問題:針對等問題，提供了一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法，本發(fā)明本發(fā)明利用活化有機蒙脫石粉末和活化風化煤粉末混合得混合粉末，并加入玉米秸桿粉末和聚丙烯酸進行反應得反應物，最后將牛糞、雞糞等生活廢棄物堆肥發(fā)酵，將發(fā)酵物和反應物混合得土壤改良劑，本發(fā)明利用秸桿中纖維與聚丙烯酸交聯(lián)反應得高吸水性樹脂，并固定在活化有機蒙脫石和活化風化煤的混合粉末中，提高土壤的保水性，再利用混合粉末的內部結構，表面積大，具有強烈的靜電引力，對鉻、鋅、鎳、汞等重金屬具有強吸附作用，降低土壤有毒金屬含量，本發(fā)明制得的土壤改良劑對土壤中的重金屬控制效果顯著，并保水保肥，可以提供植物營養(yǎng)元素，對環(huán)境無污染。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:(1)稱取100?150g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入20?40mL的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至65?70°C，保持此溫度下攪拌反應4?5h，反應結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下干燥5?6h，將干燥物研磨成粉末，過篩得120?150目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末放入馬弗爐中在300?500°C溫度下煅燒15?20min得活化有機蒙脫石粉末，備用；(2)稱取50?70g風化煤，放入太陽下暴曬2?3天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、 過篩得100?120目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混合3?5min后放入超聲振蕩儀中，在150?180W功率下超聲處理15?20min，處理后過濾得濾渣并干燥即可得到活化風化煤粉末；(3)將上述制備得到的活化風化煤粉末和步驟(1)備用的活化有機蒙脫石粉末按質量比1:2混合，稱取50?60g混合物粉末加入反應釜中，并向反應釜中加入20?25g60?80目玉米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量15?25%水和總質量20?30%聚丙烯酸，在反應釜溫度為70?80°C下攪拌反應50?70min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用；(4)分別稱取15?25g牛糞，30?50g雞糞，10?15g雞蛋殼，100?120g落葉和5?8g腐殖酸攪拌混合向其中加水，調節(jié)混合物的的含水率為40?50%，進行堆肥發(fā)酵，堆料要留有空隙不要壓緊，如堆溫超過65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵15?20天后得發(fā)酵物；(5 )將上述發(fā)酵物和步驟(3)得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在600 ?800r/min轉速下攪拌混合20?30min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出3?5mm大小的顆粒，造粒后即可得到土壤改良劑。
[0006]本發(fā)明的應用方法:將本發(fā)明制備得到的土壤改良劑按每lkg重金屬土壤施用40 ?60g，施用前測得土壤中重金屬含量分別為:Cr為1256?1356mg/kg、Ni為356?564mg/kg、 Zn為156?213mg/kg、Co為624?678mg/kg，Hg為85?102mg/kg，施用復合改良劑5?10天后， 土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分別下降92%以上、75%以上、72%以上、85%以上。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)充分利用廢棄資源保護環(huán)境的同時，改善土壤結構，平衡土壤蓄水保肥能力，提高作物的產(chǎn)量和品質；(2)本發(fā)明制備土壤改良劑養(yǎng)分充足、富含微量元素和腐殖質，提高土壤生物活性；(3)本發(fā)明制備工藝簡單，利用活化有機蒙脫石粉末和活化風化煤粉末的混合粉末添加在土壤中可以吸附有毒金屬，降低土壤有毒金屬含量?！揪唧w實施方式】
[0008]稱取100?150g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入20?40mL的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至65?70°C，保持此溫度下攪拌反應4?5h，反應結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下干燥5?6h，將干燥物研磨成粉末，過篩得120?150目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末放入馬弗爐中在300?500 °C溫度下煅燒15?20min得活化有機蒙脫石粉末，備用;稱取50? 70g風化煤，放入太陽下暴曬2?3天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、過篩得100?120 目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混合3?5min后放入超聲振蕩儀中，在150?180W功率下超聲處理15?20min，處理后過濾得濾渣并干燥即可得到活化風化煤粉末;將上述制備得到的活化風化煤粉末和備用的活化有機蒙脫石粉末按質量比1:2混合，稱取50?60g混合物粉末加入反應釜中，并向反應釜中加入20?25g60?80目玉米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量15?25%水和總質量20?30%聚丙烯酸，在反應釜溫度為70?80 °C下攪拌反應50?70min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用;分別稱取15?25g 牛糞，30?50g雞糞，10?15g雞蛋殼，100?120g落葉和5?8g腐殖酸攪拌混合向其中加水， 調節(jié)混合物的的含水率為40?50%，進行堆肥發(fā)酵，堆料要留有空隙不要壓緊，如堆溫超過 65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵15?20天后得發(fā)酵物;將上述發(fā)酵物和得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在600?800r/min轉速下攪拌混合20 ?30min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出3?5mm大小的顆粒，造粒后即可得到土壤改良劑。
[0009]實例 1稱取l〇〇g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入20mL的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至65°C，保持此溫度下攪拌反應4h，反應結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗4次，清洗后放入烘箱中在50 °C下干燥5h，將干燥物研磨成粉末，過篩得120目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末放入馬弗爐中在300°C溫度下煅燒15min得活化有機蒙脫石粉末，備用；稱取50g風化煤，放入太陽下暴曬2天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、過篩得100目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混合3min后放入超聲振蕩儀中，在150W功率下超聲處理15min，處理后過濾得濾渣并干燥即可得到活化風化煤粉末;將上述制備得到的活化風化煤粉末和備用的活化有機蒙脫石粉末按質量比1:2混合，稱取50g混合物粉末加入反應釜中，并向反應釜中加入20g60目玉米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量15%水和總質量20%聚丙烯酸，在反應釜溫度為70°C下攪拌反應50min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用；分別稱取15g牛糞，30g雞糞，10g雞蛋殼， l〇〇g落葉和5g腐殖酸攪拌混合向其中加水，調節(jié)混合物的的含水率為40%，進行堆肥發(fā)酵， 堆料要留有空隙不要壓緊，如堆溫超過65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵15天后得發(fā)酵物;將上述發(fā)酵物和得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在 600r/min轉速下攪拌混合20min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出3mm大小的顆粒， 造粒后即可得到土壤改良劑。
[0010]將本發(fā)明制備得到的土壤改良劑按每lkg重金屬土壤施用40g，施用前測得土壤中重金屬含量分別為:Cr 為 1256mg/kg、Ni 為 356mg/kg、Zn 為 156mg/kg、Co 為 624mg/kg，Hg 為 85mg/kg，施用復合改良劑5天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分別下降92 ? 5%、76%、73%、85 ? 5%。
[0011]實例2稱取1258g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入30mL的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至67 °C，保持此溫度下攪拌反應4.5h，反應結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗4次，清洗后放入烘箱中在55°C下干燥5.5h，將干燥物研磨成粉末，過篩得135目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末放入馬弗爐中在400°C溫度下煅燒 17min得活化有機蒙脫石粉末，備用;稱取60g風化煤，放入太陽下暴曬2.5天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、過篩得110目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混合3?5min后放入超聲振蕩儀中，在165W功率下超聲處理18min，處理后過濾得濾渣并干燥即可得到活化風化煤粉末;將上述制備得到的活化風化煤粉末和備用的活化有機蒙脫石粉末按質量比1: 2混合，稱取55g混合物粉末加入反應爸中，并向反應爸中加入 23g70目玉米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量20%水和總質量25%聚丙烯酸，在反應釜溫度為75 °C下攪拌反應60min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用；分別稱取20g牛糞，40g雞糞，13g雞蛋殼，1 lOg落葉和7g腐殖酸攪拌混合向其中加水，調節(jié)混合物的的含水率為45%，進行堆肥發(fā)酵，堆料要留有空隙不要壓緊，如堆溫超過65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵17天后得發(fā)酵物;將上述發(fā)酵物和得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在700r/min轉速下攪拌混合25min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出4mm大小的顆粒，造粒后即可得到土壤改良劑。[〇〇12]將本發(fā)明制備得到的土壤改良劑按每lkg重金屬土壤施用50g，施用前測得土壤中重金屬含量分別為:Cr 為 1306mg/kg、Ni 為 486mg/kg、Zn 為 185mg/kg、Co 為 656mg/kg，Hg 為 93mg/kg，施用復合改良劑8天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分別下降94%、77%、74%、87%。
[0013]實例3稱取150g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入40mL的二甲基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至70°C，保持此溫度下攪拌反應5h，反應結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗5次，清洗后放入烘箱中在60 °C下干燥6h，將干燥物研磨成粉末，過篩得150目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末放入馬弗爐中在500°C溫度下煅燒20min得活化有機蒙脫石粉末，備用；稱取70g風化煤，放入太陽下暴曬3天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、過篩得120目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混合5min后放入超聲振蕩儀中，在180W功率下超聲處理20min，處理后過濾得濾渣并干燥即可得到活化風化煤粉末;將上述制備得到的活化風化煤粉末和備用的活化有機蒙脫石粉末按質量比1:2混合，稱取60g混合物粉末加入反應釜中，并向反應釜中加入25g80目玉米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量25%水和總質量30%聚丙烯酸，在反應釜溫度為80 °C下攪拌反應70min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用；分別稱取25g牛糞，50g雞糞，15g雞蛋殼， 120g落葉和8g腐殖酸攪拌混合向其中加水，調節(jié)混合物的的含水率為50%，進行堆肥發(fā)酵， 堆料要留有空隙不要壓緊，如堆溫超過65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵20天后得發(fā)酵物;將上述發(fā)酵物和得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在 800r/min轉速下攪拌混合30min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出5mm大小的顆粒， 造粒后即可得到土壤改良劑。[〇〇14]將本發(fā)明制備得到的土壤改良劑按每lkg重金屬土壤施用60g，施用前測得土壤中重金屬含量分別為:Cr 為 1356mg/kg、Ni 為 564mg/kg、Zn為 213mg/kg、Co為678mg/kg，Hg 為 102mg/kg，施用復合改良劑10天后，土壤中Cr、N1、Zn、Co，Hg分別下降94 ? 5%、78%、75%、88%。
【主權項】
1.一種修復重金屬污染土壤改良劑的制備方法，其特征在于具體制備步驟為:(1)稱取100?150g鈉基蒙脫石放入500mL三口燒瓶中，向燒瓶中加入20?40mL的二甲 基二烯丙基氯化銨溶液，放入水浴中升溫至65?70°C，保持此溫度下攪拌反應4?5h，反應 結束后將反應物過濾得過濾物，并用蒸餾水清洗4?5次，清洗后放入烘箱中在50?60°C下 干燥5?6h，將干燥物研磨成粉末，過篩得120?150目有機蒙脫石粉末，將有機蒙脫石粉末 放入馬弗爐中在300?500°C溫度下煅燒15?20min得活化有機蒙脫石粉末，備用；(2)稱取50?70g風化煤，放入太陽下暴曬2?3天，曬干后的風化煤放入球磨機中粉碎、 過篩得100?120目粉末，將風化煤粉末按固液比1:3與質量分數(shù)10%氨水混合，用攪拌棒混 合3?5min后放入超聲振蕩儀中，在150?180W功率下超聲處理15?20min，處理后過濾得濾 渣并干燥即可得到活化風化煤粉末；(3)將上述制備得到的活化風化煤粉末和步驟(1)備用的活化有機蒙脫石粉末按質量 比1:2混合，稱取50?60g混合物粉末加入反應釜中，并向反應釜中加入20?25g60?80目玉 米秸桿粉末，攪拌混合后加入總質量15?25%水和總質量20?30%聚丙烯酸，在反應釜溫度 為70?80°C下攪拌反應50?70min，反應后冷卻至室溫得反應物，備用；(4)分別稱取15?25g牛糞，30?50g雞糞，10?15g雞蛋殼，100?120g落葉和5?8g腐殖 酸攪拌混合向其中加水，調節(jié)混合物的的含水率為40?50%，進行堆肥發(fā)酵，堆料要留有空 隙不要壓緊，如堆溫超過65°C，翻搗降溫，讓混合物與空氣充分接觸，堆肥發(fā)酵15?20天后 得發(fā)酵物；(5)將上述發(fā)酵物和步驟(3)得到的反應物按質量比1:1混合，放入高速攪拌機中在600 ?800r/min轉速下攪拌混合20?30min，混合均勾后將混合物使用造粒機造粒出3?5mm大 小的顆粒，造粒后即可得到土壤改良劑。
【文檔編號】C09K17/40GK105950177SQ201610469297
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】仇穎超, 王統(tǒng)軍
【申請人】仇穎超